专利名称：镁合金废料固相成型方法
技术领域：
本发明属于金属材料成型方法。
背景技术：
镁合金由于其密度小、比强度高、加工性能优越等优点，其应用越来越广泛。镁合金的成型技术大致有压力铸造、挤压成型、半固态成型。其中挤压成型主要是使金属液在较高的压力下成型和凝固或者用一定尺寸的镁合金坯料在适合的温度下用液压机进行挤压成型。目前镁合金的再生方法要经过重熔过程，需添加覆盖剂或真空，工艺复杂，而且不安全。
发明内容
本发明为了解决现有镁合金再生成型需重熔过程和添加覆盖剂以及工艺复杂，而且不安全的问题，提出了一种镁合金废料固相成型方法，解决上述问题的具体技术方案如下本发明采用镁合金固相成型方法的步骤如下步骤一、添料将镁合金边角料和废屑装入上模具型腔4中；步骤二、加热保温阶段将步骤一装有镁合金边角料或废屑的模具放入加热炉中以5～20℃/min加热速度，加热到250℃～450℃，并保温5～60min；步骤三、挤出成型阶段取出经步骤二加热的模具并放到液压机上以320～1600Mpa的压力，对上模具型腔4内的镁合金边角料或废屑进行挤压，模具的挤压比为1.5∶1～400∶1，即从下模具3的挤压出口5挤压出镁合金固相合成型材9。
此成型方法所得到的材料经过拉伸实验证明其抗拉强度σb可以达到300Mpa以上。本发明的镁合金废料固相成型方法不需熔融过程，也不需要加保护剂或真空，操作简单、安全、成本低，按下模具3设计的不同可生产出不同形状的镁合金合成型材，该型材还具有抗拉强度高、晶粒细化的特点。
图1是具体实施方式
一镁合金固相成型过程终了状态的结构剖示图，图2是具体实施方式
二镁合金固相成型步骤一的结构剖视图，图3是垫片7的主视图。
图中1是模具套，2是上模具，3是下模具，4是上模具型腔，5是挤压出口，6是挤压头，7是垫片，8是镁合金坯料，9是镁合金合成型材。
具体实施例方式
具体实施方式
一本实施方式的镁合金废料固相成型方法由下列步骤实现步骤一、添料将镁合金边角料或废屑(边角料或废屑的尺寸为长0.1mm～5mm，宽0.1mm～5mm)进行清洗后装入上模具型腔4中；步骤二、加热保温阶段将步骤一装有镁合金边角料或废屑的模具放入加热炉中以5～20℃/min加热速度，加热到250℃～450℃，并保温5～60min，模具的加热温度由设在上模具型腔4中的热电偶控制；步骤三、挤出成型阶段快速取出经步骤二加热的模具并放到液压机上以320～1600Mpa的压力，通过挤压头6对镁合金边角料或废屑进行缓慢挤压，模具的挤压比为1.5∶1～400∶1，即从下模具3的挤压出口5挤压出镁合金固相合成型材9(见图1)。
具体实施方式
二本实施方式见图2与具体实施方式
一的不同点在于先在步骤一中上模具型腔4中底部放入垫片7，再放入镁合金边角料和废屑，在液压机上施加200～1600Mpa压力，时间维持在20S～10min，挤压成镁合金坯料8，然后将镁合金坯料8和垫片7从上模具型腔4中取出；步骤二、将在经步骤一预处理的镁合金坯料8的中间处钻一小孔并将热电偶插入小孔中，再将镁合金坯料8放回到上模具型腔4中。其它步骤与具体实施方式
一相同。
本具体实施方式
适用于镁合金固相成型型材尺寸较大的下模具3的挤压出口5的情形。
具体实施方式
三本实施方式(见图1、图2)与具体实施方式
一、二的不同点在于采用AZ91D镁合金用车床切削成碎屑，上模具型腔4的内直径为40mm，下模具3的挤压出口5的内筒直径为12mm，挤压比11∶1，放到液压机上缓慢加载至400Mpa，挤压出直径为40mm，厚度为2.33cm镁合金坯料8，将模具放入加热炉中以8℃/min的速度加热，当加热到350℃时，将模具快速从加热炉中取出放到液压机载物台上以380Mpa的压力进行挤压。其它步骤与具体实施方式
一、二相同。
将该镁合金合成圆棒锯成两段，并均加工成标距的直径为Φ5和长度为25mm，总长为69mm的拉伸试样，进行拉伸实验，结果先挤出部分抗拉强度σb为289Mpa；后挤出部分抗拉强度σb为308Mpa。
具体实施方式
四、本实施方式与具体实施方式
一、二的不同点在于将镁合金碎屑放入上模具型腔4内，将模具加热到250℃，然后快速将模具取出放在液压机上挤压，模具挤压比44∶1，压力为940Mpa。其它步骤与具体实施方式
一相同。
该实施方式得到的试样经拉伸试验，其抗拉强度达到350Mpa以上。
具体实施方式
五、本实施方式与具体实施方式
一、二的不同点在于将镁合金碎屑直接放入上模具型腔4内，将模具加热到300℃，然后快速将模具取出放在液压机上挤压，模具挤压比100∶1，压力为640Mpa。其它步骤与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
六、本实施方式与具体实施方式
一、二的不同点在于将镁合金碎屑直接放入上模具型腔4内，将模具加热到400℃，然后快速将模具取出放在液压机上挤压，模具挤压比150∶1，压力为340Mpa。其它步骤与具体实施方式
一相同。
通过上述方法对下模具3进行设计，能制备出不同种类的镁合金合成型材，如管材、异形材等。
权利要求
1.镁合金废料固相成型方法，其特征在于该方法包括下列步骤步骤一、添料将镁合金边角料和废屑装入上模具型腔(4)中；步骤二、加热保温阶段将步骤一装有镁合金边角料或废屑的模具放入加热炉中以5～20℃/min加热速度，加热到250℃～450℃，并保温5～60min；步骤三、挤出成型阶段取出经步骤二加热的模具并放到液压机上以320～1600Mpa的压力，对上模具型腔(4)内的镁合金边角料或废屑进行挤压，模具的挤压比为1.5∶1～400∶1，即从下模具(3)的挤压出口(5)挤压出镁合金固相合成型材(9)。
2.根据权利要求1所述的镁合金废料固相成型方法，其特征在于它还包括先在步骤一中上模具型腔(4)中底部放入垫片(7)，再放入镁合金边角料和废屑，在液压机上施加200～1600Mpa压力，时间维持在20S～10min，挤压成镁合金坯料(8)，然后将镁合金坯料(8)和垫片(7)从上模具型腔(4)中取出；步骤二中将经步骤一预处理的镁合金坯料(8)的中间处钻一小孔并将热电偶插入小孔中，再将镁合金坯料(8)放回到上模具型腔(4)中。
3.根据权利要求1或2所述的镁合金废料固相成型方法，其特征在于采用AZ91D镁合金用车床切削成碎屑，上模具型腔(4)的内直径为40mm，下模具(3)的挤压出口(5)的内筒直径为12mm，挤压比为11∶1，将镁合金碎屑装入上模具型腔(4)内，放到液压机上加压至400Mpa，挤压出直径为40mm，厚度为2.33cm镁合金坯料(8)，将模具放入加热炉中以8℃/min的速度加热，当加热到350℃时，将模具快速从加热炉中取出放到液压机载物台上以380Mpa进行挤压。
4.根据权利要求1或2所述的镁合金废料固相成型方法，其特征在于将镁合金碎屑直接放入上模具型腔(4)内，将模具加热到250℃，然后快速将模具取出放在液压机上挤压，模具挤压比44∶1，挤压力为940Mpa。
5.根据权利要求1或2所述的镁合金废料固相成型方法，其特征在于将镁合金碎屑直接放入上模具型腔(4)内，将模具加热到300℃，然后快速将模具取出放在液压机上挤压，模具挤压比100∶1，挤压力为640Mpa。
6.根据权利要求1或2所述的镁合金废料固相成型方法，其特征在于将镁合金碎屑直接放入上模具型腔(4)内，将模具加热到400℃，然后快速将模具取出放在液压机上挤压，模具挤压比150∶1，挤压力为340Mpa。
全文摘要
镁合金废料固相成型方法，本发明属于金属材料成型方法。它解决了现有镁合金再生成型需重熔过程和添加覆盖剂以及工艺复杂，而且不安全的问题。该方法的步骤为1.将镁合金边角料和废屑装入上模具型腔(4)中；2.将经步骤一装有镁合金废屑的模具放入加热炉中以5～20℃/min加热速度，加热到250℃～450℃，并保温5～60min；3.取出经步骤二加热的模具并放到液压机上以320～1600Mpa的压力，对上模具型腔(4)内的镁合金边角料或废屑进行挤压，模具的挤压比为1.5∶1～400∶1，即从下模具(3)的挤压出口(5)挤压出镁合金固相合成型材(9)。本发明的方法不需熔融过程，也不需要加保护剂，操作简单、安全、成本低，该型材还具有抗拉强度高、晶粒细化的特点。
文档编号B21C29/00GK1759946SQ200510010490
公开日2006年4月19日 申请日期2005年10月31日 优先权日2005年10月31日
发明者吉泽升, 陈晓瑜, 胡茂良 申请人:哈尔滨理工大学